EP0209688B1 - Schaltung zur Erfassung des Stromflusses eines Triac - Google Patents

Schaltung zur Erfassung des Stromflusses eines Triac Download PDF

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EP0209688B1
EP0209688B1 EP86107572A EP86107572A EP0209688B1 EP 0209688 B1 EP0209688 B1 EP 0209688B1 EP 86107572 A EP86107572 A EP 86107572A EP 86107572 A EP86107572 A EP 86107572A EP 0209688 B1 EP0209688 B1 EP 0209688B1
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EP
European Patent Office
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voltage
triac
current
circuit
transistor
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP86107572A
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English (en)
French (fr)
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EP0209688A1 (de
Inventor
Karl-Diether Nutz
Willy Frank
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Telefunken Electronic GmbH
Original Assignee
Telefunken Electronic GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP0209688A1 publication Critical patent/EP0209688A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0209688B1 publication Critical patent/EP0209688B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/26—Testing of individual semiconductor devices
    • G01R31/2607—Circuits therefor
    • G01R31/263—Circuits therefor for testing thyristors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/145—Indicating the presence of current or voltage
    • G01R19/15—Indicating the presence of current

Definitions

  • phase control When controlling universal motors using a phase control, current and voltage are not necessarily in phase (cos y ⁇ 1). If the triac were supplied with the ignition pulse during a lag phase and thus at a time when the triac was still carrying current, there would be gaps in the load current. In order to avoid this undesirable effect, a current detector is used in phase control systems, which determines whether the triac has a current flow or not.
  • a circuit arrangement for forming ignition pulses for an AC power controller is known, the control path of which is connected to a control circuit which includes a capacitor and contains a symmetrical threshold diode arrangement connected in parallel.
  • a stabilized charging alternating voltage is derived from the AC mains voltage and is connected to a series connection of an ohmic resistor and a setpoint potentiometer, at the tap of which a further capacitor is connected.
  • a circuit controlled by the mains AC voltage or by the stabilized charging alternating voltage connects the capacitor of the control circuit to a precharging voltage tapped at the setpoint potentiometer and to the charging alternating voltage conducted via an ohmic resistor as the recharging voltage.
  • the invention has for its object to provide a circuit for detecting the current flow of a triac and thus a current detector that can be fully integrated without peripheral effort.
  • This object is achieved in a circuit for detecting the current flow of a triac according to the invention in that it works with only one operating voltage, that the one pole of this operating voltage is at the same time the reference point of the triac, that it is used to detect the current flow of the triac around the reference point fluctuating gate voltage of the triac uses that it transforms the gate voltage of the triac in the range of the operating voltage of the detection circuit and that, depending on the gate voltage, it generates digital information that provides information about whether or not a load current flows in the triac.
  • the information required for the current flow query and thus for the current detector is taken from the signal at the control output of the integrated circuit, which is at the same time the control voltage at the gate of the triac.
  • FIG. 1 shows the profile of the mains voltage u mains , the load current i load of the triac and the gate voltage u gate at the gate of the triac.
  • Figure 2 shows a circuit for detecting the current flow of a triac.
  • FIG. 3 shows a circuit for detecting the current flow of a triac, which indicates a load current even at relatively low gate voltages.
  • FIG. 4 shows a positive and a negative half-wave in symbolized form
  • FIG. 5 shows the associated logical values, which are supplied by the circuit according to the invention as a function of the gate voltage of the triac.
  • the gate voltage u gate is zero when the triac is without current, while conversely the gate voltage is different from zero when the triac is live.
  • FIG. 2 shows a circuit for detecting the current flow of a triac, which fulfills this condition and the triac-specific requirement for negative control.
  • the circuit of Figure 2 manages with the inexpensive single power supply with only one operating voltage.
  • the voltage u e at the gate connection of the triac Tr is removed.
  • the collector current of transistor T1 is dependent on the voltage U e at the gate of the triac.
  • the transistor T2 is used to generate the reference current.
  • the reference transistor T2 receives its base voltage by means of a voltage divider which consists of the resistors R3 and R4 and which is connected between the reference voltage U ref and the reference voltage. The dividing point of the voltage divider is connected to the base of the reference transistor T2.
  • a resistor R2 is connected between the reference voltage and the emitter of the transistor T2.
  • the reference current is the collector current of the reference transistor T2.
  • the base of the transistor T1 which generates a current dependent on the gate voltage of the triac, is, like the base of the transistor T2, connected to the dividing point of the voltage divider (R3, R4).
  • a resistor R1 is connected between the emitter of the transistor T1 and the triac Tr.
  • the two resistors R1 and R2 should have the same electrical properties as possible and thus also the same resistance value. This is achieved in a simple manner by integrating the two resistors together with the rest of the circuit in a common semiconductor chip.
  • the two transistors T1 and T2 also have the same electrical properties (also achievable through common integration), in the event that the triac Tr does not carry a load current, the collector current through the transistor T1 and the collector current through the transistor T2 (reference current) is absolutely the same in absolute terms.
  • the collector current of transistor T1 is inverted by a current mirror circuit consisting of transistors T3, T4 and T5.
  • the inverted collector current of transistor T1 and the collector current (reference current) of transistor T2 flow via point M into a common line F. Since both currents are equal, both currents in line F then cancel each other out and then give a differential current I dif Zero when the triac Tr load current is zero. If, on the other hand, load current flows through the triac Tr, the gate voltage ⁇ 0 and the collector current of the transistor T1 are not equal to the reference current I ref . In this case, a current flows in line F which is proportional to the gate voltage u e of the triac.
  • the differential current I dif flowing in line F is rectified by a current mirror T6 and transistor T7 operated in the basic circuit.
  • transistor T6 a collector is connected to the base.
  • transistor T7 passes the positive half-wave and transistor T6 the negative half-wave of the differential current I dif .
  • the differential current rectified by T6, T7 generates a voltage U across the resistor R5 which is a function of the gate voltage of the triac Tr and thus an indicator of a current flow in the triac.
  • the gate voltage of a triac can have very small values, namely when the mains voltage is still low at the beginning of a half-wave, when the mains voltage becomes low again at the end of a half-wave of the mains voltage or when the load connected to the triac is very small. The latter is the case when the load current is small.
  • a sensitive circuit is required which delivers the desired information even with small gate voltages and has a small threshold.
  • the gate voltage of the triac is an alternating variable which fluctuates around the reference point of the triac, which is also the reference point (positive pole) of the detection circuit in the circuit of the invention. This is because it is difficult to detect voltages which, as in the present case, are above the reference voltage and are more positive than the reference voltage (positive pole). In the present case, voltage values more positive than the reference voltage (positive pole) occur when the triac carries current in the positive half-wave of the mains voltage.
  • FIG. 3 shows a particularly sensitive detection circuit according to the invention, which indicates an existing load current flow even at relatively low gate voltages.
  • the detection circuit of FIG. 3 essentially has two voltage dividers (R6, R7 and R8, R9) and two comparators (T13, T14 and T15, T16). The same constant currents flow through the two voltage dividers and their resistors have the same total resistance values.
  • the series connection of the resistor R10 with the transistor T8 connected as a diode serves to set the constant currents. If transistor T8 is not conductive, all of the current flows into the base of transistor T8. As a result, the base of transistor T8 and the bases of transistors T9, T10, T11 and T12 connected to the base of transistor T8 are turned on, and as a result, transistors T8, T9, T10, T11 and T12 become conductive. Since the bases of the transistors T8 to T12 are connected to one another and the emitters of these transistors are also connected to one another, the transistors T8 to T12 all have the same U be and therefore also all supply the same collector current.
  • the transistors T9 to T12 therefore form a multiple constant current source in connection with the transistor T8.
  • the transistor T8 regulates the base voltage of all transistors T9 to T10 to that value which is required in order to supply the desired constant current for the individual branches of the circuit.
  • the gate voltage of the triac fluctuates around the reference point of the circuit, it cannot be used immediately, but must be transformed into a range which is within the range of the operating voltage of the circuit.
  • a voltage drop occurs at the resistors R6 and R7 of the first voltage divider which always remains constant because the current flowing through these resistors remains constant.
  • the gate voltage of the triac is superimposed on this voltage.
  • the voltage at point 1 results from the sum of the voltage across resistor R6 ⁇ gate voltage.
  • the voltage divider consisting of resistors R8 and R9 forms a reference branch and thus acts as a reference divider, which is used to set the switching points (+ 0.25 V and - 0.25 V) of the two comparators.
  • One of the two reference voltages is at point 2 and the other reference voltage is at point 3.
  • the circuit at point 4 corresponds to a logic 1, which is synonymous with a Laststron flow of the triac, in this case one is in the dashed area 5 of Figure 4, which shows when the triac is on or off or when the triac carries load current and when not .
  • the two threshold points + 0.25 V and - 0.25 V are entered on the ordinate of FIG.
  • the gate voltage is symbolized by a triangular positive half wave and by a triangular negative half wave.
  • the circuit of FIG. 3 indicates a load current flow in the form of a logic 1 appearing at the output when the gate voltage of the triac in the positive half wave exceeds the switching voltage + 0.25 V. This is the case in dashed area 5.
  • the triac is also switched on (a load current flow is also shown here) when the gate voltage of the triac in the negative half-wave falls below the switching point - 0.25 V.
  • FIG. 5 shows, the circuit of FIG. 1 supplies a logic 0 in the areas 6 and 7 lying between the switching points + 0.25 V and - 0.25 V, while the circuit of FIG. 3 supplies a logic 1 in the dashed areas 5 and 8 supplies that are outside the switching points + 0.25 V and - 0.25 V.
  • transistor T15 is conductive in the second comparator, this has no effect on output 4. If, on the other hand, transistor T16 is conductive, this has an effect on output 4, and in this case a logical 1 is generated at output 4. because transistor T16 drives transistor T17.
  • transistor T17 is conductive in the lower region because point 3 of the circuit has a more positive voltage than point 1.
  • Point 4 of the circuit shows in this Range a logical 1. If you pass through the switching point - 0.25 V coming from below, the current flow changes, i. H. the constant current provided by transistor T11 is taken over by transistor T15 because point 1 is more positive than point 3. This also makes transistor T17 high-impedance and therefore non-conductive, so that point 4 assumes the logic 0 state.
  • the transistor T14 of the first comparator conducts in the voltage ranges mentioned because point 2 is more positive than point 1. In this case, the constant current provided by transistor T10 has no effect on transistor T17 and thus on point 4.
  • transistor T17 is activated via transistor T13.

Landscapes

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Description

  • Bei der Steuerung von Universalmotoren mit Hilfe einer Phasenanschnittsteuerung sind Strom und Spannung nicht unbedingt in Phase (cos y ≠ 1). Würde einem Triac während einer Nacheilphase und damit zu einem Zeitpunkt der Zündimpuls zugeführt werden, in dem der Triac noch Strom führt, würde es zu Lücken des Laststromes kommen. Um diesen unerwünschten Effekt zu vermeiden, wird bei Phasenanschnittsteuerungen ein Stromdetektor eingesetzt, der feststellt, ob der Triac einen Stromfluß aufweist oder nicht.
  • Zur Erfassung des Stromflusses eines Triac wird bisher die Spannung über dem als Leistungsschalter vorgesehenen Triac verwendet, d. h. die Spannung zwischen H1 und H2. Diese bekannte Stromflußabfrage hat jedoch den Nachteil, daß zur Abfrage der Spannung über dem Triac ein separater Schaltungseingang und ein externer Widerstand erforderlich sind. Da Phasenanschnittsteuerungen heute bekanntlich integriert werden, bedeuten ein gesonderter Schaltungseingang und ein externer Widerstand einen zusätzlichen Aufwand, der unerwünscht ist.
  • Aus der DE-A- 25 26 045 ist eine Schaltungsanordnung zur Bildung von Zündimpulsen für einen Wechselstromsteller bekannt, dessen Steuerstrecke an eine Ansteuerschaltung angeschlossen ist, die einen Kondensator und eine parallelgeschaltete symmetrische Schwellwertdiodenanordnung enthält. Aus der Netzwechselspannung wird eine stabilisierte Ladewechselspannung abgeleitet, die an eine Reihenschaltung eines ohmschen Widerstandes und eines Sollwertpotentiometers angeschlossen ist, an dessen Abgriff ein weiterer Kondensator geschaltet ist. Ein von der Netzwechselspannung bzw. von der stabilisierten Ladewechselspannung gesteuerter Schaltkreis verbindet den Kondensator der Ansteuerschaltung mit einer am Sollwertpotentiometer abgegriffenen Vorladespannung und mit der über einen ohmschen Widerstand geführten Ladewechselspannung als Nachladespannung.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung zur Erfassung des Stromflusses eines Triac und damit einen Stromdetektor anzugeben, der ohne peripheren Aufwand voll integrierbar ist. Diese Aufgabe wird bei einer Schaltung zur Erfassung des Stromflusses eines Triac nach der Erfindung dadurch gelöst, daß sie mit nur einer Betriebsspannung arbeitet, daß der eine Pol dieser Betriebsspannung gleichzeitig Bezugspunkt des Triac ist, daß sie zur Erfassung des Stromflusses des Triac die um den Bezugspunkt schwankende Gatespannung des Triac heranzieht, daß sie die Gatespannung des Triac in den Bereich der Betriebsspannung der Erfassungsschaltung transformiert und daß sie in Abhängigkeit von der Gatespannung eine digitale Information erzeugt, die eine Aussage darüber liefert, ob im Triac ein Laststrom fließt oder nicht.
  • Die Erfindung wird im folgenden an Ausführungsbeispielen erläutert.
  • Nach der Erfindung wird die für die Stromflußabfrage und damit für den Stromdetektor erforderliche Information aus dem Signal am Steuerausgang der integrierten Schaltung entnommen, welches gleichzeitig die Steuerspannung am Gate des Triac ist.
  • Die Figur 1 zeigt den Verlauf der Netzspannung uNetz, des Laststromes iLast des Triac sowie die Gatespannung uGate am Gate des Triac.
  • Die Figur 2 zeigt eine Schaltung zur Erfassung des Stromflusses eines Triac.
  • Die Figur 3 zeigt eine Schaltung zur Erfassung des Stromflusses eines Triac, die auch bei relativ kleinen Gatespannungen einen Laststrom anzeigt.
  • Die Figur 4 zeigt eine positive und eine negative Halbwelle in symbolisierter Form und die Figur 5 die dazugehörigen logischen Werte, die von der Schaltung nach der Erfindung in Abhängigkeit von der Gatespannung des Triac geliefert werden.
  • Wie der Figur 1 zu entnehmen ist, ist die Gatespannung uGate Null, wenn der Triac stromlos ist, während umgekehrt die Gatespannung von Null verschieden ist, wenn der Triac stromführend ist.
  • Da die Gatespannung eines Triac während der stromführenden Phase je nach Laststrom und Temperatur zwischen 3 V und 400 mV liegen kann, muß die Erfassungsschaltung (Stromdetektor) als Fensterdiskriminator mit etwa ± 300 mV um den Triac-Bezugspunkt arbeiten. Die Figur 2 zeigt als Ausführungsbeispiel eine Schaltung zur Erfassung des Stromflusses eines Triac, die diese Bedingung sowie die triacspezifische Forderung nach negativer Ansteuerung erfüllt. Außerdem kommt die Schaltung der Figur 2 mit der kostengünstigen Einfach-Stromversorgung mit nur einer Betriebsspannung aus.
  • Bei der Schaltung der Figur 2 wird die Spannung ue am Gate-Anschluß des Triac Tr abgenommen. Der Kollektorstrom des Transistor T1 ist von der Spannung Ue am Gate des Triac abhängig. Der Transistor T2 dient zur Erzeugung des Referenzstromes. Der Referenztransistor T2 erhält seine Basisspannung mittels eines Spannungsteilers, der aus den Widerständen R3 und R4 besteht und der zwischen die Referenzspannung Uref und die Bezugsspannung geschaltet ist. Dabei ist der Teilerpunkt des Spannungsteilers mit der Basis des Referenztransistors T2 verbunden. Zwischen die Bezugsspannung und den Emitter des Transistors T2 ist ein Widerstand R2 geschaltet. Der Referenzstrom ist der Kollektorstrom des Referenztransistors T2.
  • Die Basis des Transistors T1, der einen von der Gatespannung des Triac abhängigen Strom erzeugt, ist ebenso wie die Basis des Transistors T2 mit dem Teilerpunkt des Spannungsteilers (R3, R4) verbunden. Zwischen den Emitter des Transistors T1 und den Triac Tr ist ein Widerstand R1 geschaltet. Die beiden Widerstände R1 und R2 sollen möglichst die gleichen elektrischen Eigenschaften und damit auch den gleichen Widerstandswert aufweisen. Dies erreicht man in einfacher Weise dadurch, daß beide Widerstände zusammen mit der übrigen Schaltung in einem gemeinsamen Halbleiterchip integriert werden.
  • Haben neben den Widerständen R1 und R2 auch die beiden Transistoren T1 und T2 die gleichen elektrischen Eigenschaften (ebenfalls durch gemeinsame Integration erreichbar), so sind für den Fall, daß der Triac Tr keinen Laststrom führt, der Kollektorstrom durch den Transistor T1 und der Kollektorstrom durch den Transistor T2 (Referenzstrom) absolut gesehen gleich groß.
  • Der Kollektorstrom des Transistors T1 wird durch eine Stromspiegelschaltung invertiert, die aus den Transistoren T3, T4 und T5 besteht. Der invertierte Kollektorstrom des Transistors T1 und der Kollektorstrom (Referenzstrom) des Transistors T2 fließen über den Punkt M in eine gemeinsame Leitung F. Da beide Ströme gleich groß sind, heben sich beide Ströme in der Leitung F dann auf und ergeben dann einen Differenzstrom Idif Null, wenn der Laststrom des Triac Tr Null ist. Fließt dagegen Laststrom durch den Triac Tr, so ist die Gatespannung ≠ 0 und der Kollektorstrom des Transistors T1 ungleich dem Referenzstrom Iref. In der Leitung F fließt in diesem Fall ein Strom, der proportional zur Gatespannung ue des Triac ist.
  • Der in der Leitung F fließende Differenzstrom Idif wird durch einen Stromspiegel T6 und den in Basisschaltung betriebenen Transistor T7 gleichgerichtet. Beim Transistor T6 ist ein Kollektor mit der Basis verbunden. Im Ausführungsbeispiel der Figur 2 läßt der Transistor T7 die positive Halbwelle und der Transistor T6 die negative Halbwelle des Differenzstromes Idif durch. Der durch T6, T7 gleichgerichtete Differenzstrom erzeugt am Widerstand R5 eine Spannung U, die eine Funktion der Gatespannung des Triac Tr und damit ein Indikator für einen Stromfluß im Triac ist.
  • Die Gatespannung eines Triac kann sehr kleine Werte annehmen, und zwar dann , wenn die Netzspannung zu Beginn einer Halbwelle noch klein ist, wenn die Netzspannung am Ende einer Halbwelle der Netzspannung wieder klein wird oder wenn die an den Triac angeschaltete Last sehr klein ist. Letzteres ist der Fall, wenn der Laststrom klein ist. Um auch bei kleinen Gatespannungen die gewünschte Information (logische 1 oder logische 0) über den Laststromfluß des Triac zu erhalten, wird eine empfindliche Schaltung benötigt, die auch bei kleinen Gatespannungen die gewünschte Information liefert und eine kleine Schwelle aufweist. Dabei ist noch zu berücksichtigen, daß die Gatespannung des Triac eine Wechselgröße ist, die um den Bezugspunkt des Triac schwankt, der bei der Schaltung der Erfindung gleichzeitig der Bezugspunkt (Pluspol) der Erfassungschaltung ist. Es bereitet nämlich Schwierigkeiten, Spannungen zu detektieren, die, wie im vorliegenden Fall, über der Bezugsspannung liegen und positiver als die Bezugsspannung (Pluspol) sind. Positivere Spannungswerte als die Bezugsspannung (Pluspol) treten im vorliegenden Fall dann auf, wenn der Triac in der positiven Halbwelle der Netzspannung Strom führt.
  • Die Figur 3 zeigt eine besonders empfindliche Erfassungsschaltung nach der Erfindung, die auch bei relativ kleinen Gatespannungen einen vorhandenen Laststromfluß anzeigt. Die Erfassungsschaltung der Figur 3 weist im wesentlichen zwei Spannungsteiler (R6, R7 und R8, R9), sowie zwei Komparatoren (T13, T14 und T15, T16) auf. Die beiden Spannungsteiler werden von gleichen Konstantströmen durchflossen und ihre Widerstände weisen gleiche Gesamtwiderstandswerte auf.
  • Zur Einstellung der Konstantströme dient bei der Schaltung der Figur 3 die Reihenschaltung des Widerstandes R10 mit dem als Diode geschalteten Transistor T8. Ist der Transistor T8 nicht leitend, so fließt der gesamte Strom in die Basis des Transistors T8. Dadurch werden die Basis des Transistors T8 und die mit der Basis des Transistors T8 verbundenen Basen der Transistoren T9, T10, T11 und T12 aufgesteuert und als Folge davon werden die Transistoren T8, T9, T10, T11 und T12 leitend. Da die Basen der Transistoren T8 bis T12 miteinander verbunden sind und auch die Emitter dieser Transistoren untereinander verbunden sind, haben die Transistoren T8 bis T12 alle das gleiche Ube und liefern deshalb auch alle den gleichen Kollektorstrom. Die Transistoren T9 bis T12 bilden deshalb in Verbindung mit dem Transistor T8 eine Mehrfachkonstantstromquelle. Der Transistor T8 regelt die Basisspannung aller Transistoren T9 bis T10 auf denjenigen Wert, der erforderlich ist, um den gewünschten Konstantstrom für die einzelnen Zweige der Schaltung zu liefern.
  • Da die Gatespannung des Triac um den Bezugspunkt der Schaltung schwankt, kann man mit ihr unmittelbar nichts anfangen, sondern es ist erforderlich, sie in einen Bereich zu transformieren, der innerhalb des Bereichs der Betriebsspannung der Schaltung liegt.
  • An den Widerständen R6 und R7 des ersten Spannungsteilers entsteht ein Spannungsabfall, der immer konstant bleibt, weil der über diese Widerstände fließende Strom konstant bleibt. Dieser Spannung wird die Gatespannung des Triac überlagert. Die Spannung am Punkt 1 ergibt sich aus der Summe der Spannung am Widerstand R6 ± Gatespannung.
  • Der aus den Widerständen R8 und R9 bestehende Spannungsteiler bildet einen Referenzzweig und wirkt somit als Referenzteiler, der zur Einstellung der Schaltpunkte (+ 0,25 V und - 0,25 V) der beiden Komparatoren dient. Die eine der beiden Referenzspannungen liegt am Punkt 2 und die andere Referenzspannung liegt am Punkt 3. Die Spannung am Punkt 3 ist um 0,5 V negativer als die Spannung am Punkt 2. Damit die Schaltung symmetrisch arbeitet, ist R7 so dimensioniert, daß bei Ue = 0 die Spannung an Punkt 1 exakt in der Mitte zwischen den Spannungswerten an den Punkten 2 und 3 liegt.
  • Ist die Spannung am Punkt 1 positiver als die Spannung am Punkt 2 - dies ist der Fall, wenn in der positiven Halbwelle ein Laststrom im Triac fließt und damit die Gatespannung positiv ist - dann wird der Transistor T17 leitend und die Ausgangsspannung der Schaltung am Punkt 4 entspricht einer logischen 1, die gleichbedeutend mit einem Laststronfluß des Triac ist, In diesem Fall befindet man sich im gestrichelten Bereich 5 der Figur 4, die Zeigt, wann der Triac ein- bzw. ausgeschaltet ist bzw. wann der Triac Laststrom führt und wann nicht. Auf der Ordinate der Figur 4 sind die beiden Schwellenpunkte + 0,25 V und - 0,25 V eingetragen. Die Gatespannung ist durch eine dreieckförmige positive Halbwelle und durch eine dreieckförmige negative Halbwelle symbolisiert. In der positiven Halbwelle wird durch die Schaltung der Figur 3 ein Laststromfluß in Gestalt einer am Ausgang erscheinenden logischen 1 angezeigt, wenn die Gatespannung des Triac in der positiven Halbwelle die Schaltspannung + 0,25 V übersteigt. Dies ist im gestrichelten Bereich 5 der Fall.
  • Der Triac ist außerdem eingeschaltet (auch hier wird ein Laststromfluß angezeigt), wenn die Gatespannung des Triac in der negativen Halbwelle den Schaltpunkt - 0,25 V unterschreitet. Wie die Figur 5 zeigt, liefert die Schaltung der Figur 1 eine logische 0 in den zwischen den Schaltpunkten + 0,25 V und - 0,25 V liegenden Bereichen 6 und 7, während die Schaltung der Figur 3 eine logische 1 in den gestrichelten Bereichen 5 und 8 liefert, die außerhalb der Schaltpunkte + 0,25 V und - 0,25 V liegen.
  • Geht der Laststrom des Triac gegen Null, dann wird die Spannung am Punkt 1 negativer als am Punkt 2. In diesem Fall ist der Transistor T17 ausgeschaltet und durch den Widerstand R9 wird in diesem Fall der Zustand logisch 0 am Ausgang 4 der Schaltung erzeugt.
  • Die obigen Ausführungen beziehen sich auf die Verhältnisse in der positiven Halbwelle der Netzspannung. Im folgenden werden die Verhältnisse in der negativen Halbwelle der Netzspannung beschrieben. Während der aus den Transistoren T13 und T14 bestehende erste Komparator für die positive Halbwelle der Netzspannung zuständig ist, ist der aus den Transistoren T15 und T16 bestehende zweite Komparator für die negative Halbwelle der Netzspannung zuständig. Bei Laststromfluß in der negativen Halbwelle der Netzspannung entsteht am Gate des Triac eine negative Spannung. Diese negative Gatespannung wird der Spannung am Punkt 1 überlagert, wodurch die Spannung am Punkt 3 positiver als die Spannung am Punkt 1 wird. Der Transistor T16 steuert in diesem Fall den Transistor T17 an, wodurch am Punkt 4 eine logische 1 erzeugt wird.
  • Da die Emitter der Komparatortransistoren miteinander verbunden sind, leitet bei den Komparatoren nur derjenige der beiden Komparatortransistoren, dessen Basis positiver ist als die Basis des anderen Transistors. Wenn beim zweiten Komparator der Transistor T15 leitend ist, so hat dies keine Auswirkung auf den Ausgang 4. Ist dagegen der Transistor T16 leitend, so hat dies eine Auswirkung auf den Ausgang 4 und zwar wird in diesem Fall am Ausgang 4 eine logische 1 erzeugt, weil der Transistor T16 den Transistor T17 ansteuert.
  • Bewegt man sich entlang der Dreieckskurve der Figur 4 beispielsweise von rechts unten nach links oben, dann ist im unteren Bereich der Transistor T17 leitend, weil der Punkt 3 der Schaltung eine positivere Spannung hat als der Punkt 1. Der Punkt 4 der Schaltung zeigt in diesem Bereich eine logische 1. Durchläuft man von unten kommend den Schaltpunkt - 0,25 V, dann wechselt der Stromfluß, d. h. der Konstantstrom, der vom Transistor T11 bereitgestellt wird, wird vom Transistor T15 übernommen, weil der Punkt 1 positiver ist als der Punkt 3. Damit wird auch der Transistor T17 hochohmig und damit nicht leitend, so daß der Punkt 4 den Zustand logisch 0 annimmt. In den genannten Spannungsbereichen leitet der Transistor T14 des ersten Komparators, weil der Punkt 2 positiver als der Punkt 1 ist. In diesem Fall hat der vom Transistor T10 bereitgestellte Konstantstrom keine Auswirkung auf den Transistor T17 und damit auf den Punkt 4.
  • Fährt man weiter in den Bereich der positiven Halbwelle der Gatespannung bis zum zweiten Schaltpunkt (+ 0,25 V) was dann der Fall ist, wenn der Punkt 1 positiver als der Punkt 2 wird, so wird der Transistor T17 über den Transistor T13 angesteuert.

Claims (19)

  1. Schaltung zur Erfassung des Stromflusses eines Triac, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit nur einer Betriebsspannung arbeitet, daß der eine Pol dieser Betriebsspannung gleichzeitig Bezugspunkt des Triac ist, daß sie zur Erfassung des Stromflusses des Triac die um den Bezugspunkt schwankende Gatespannung des Triac heranzieht, daß sie die Gatespannung des Triac in den Bereich der Betriebsspannung der Erfassungsschaltung transformiert und daß sie in Abhängigkeit von der Gatespannung eine digitale Information erzeugt, die eine Aussage darüber liefert, ob im Triac ein Laststrom fließt oder nicht.
  2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die digitale Information unabhängig von der Polarität der Gatespannung ist.
  3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß sie einen Referenzstrom sowie einen Strom erzeugt, der von der Gatespannung des Triac abhängig ist, daß sie einen Differenzstrom erzeugt, der durch Differenzbildung dieser beiden Ströme gebildet wird, und daß der Differenzstrom gleichgerichtet wird.
  4. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen von der Gatespannung ab hängigen Strom erzeugt, der für den Fall, daß die Gatespannung des Triac Null ist, absolut gesehen möglichst gleich dem Referenzstrom ist.
  5. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Gleichrichtung des Differenzstromes eine Stromspiegelschaltung vorgesehen ist, deren Transistor die eine Halbwelle und deren als Diode geschalteter Transistor die andere Halbwelle des Differenzstromes durchläßt.
  6. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Referenzstromes ein Transistor und ein Spannungsteiler vorgesehen sind, der an einer Referenzspannung liegt und dessen Teilerpunkt mit der Basis des Referenztransistors verbunden ist.
  7. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Bezugspunkt und den Emitter des Referenztransistors ein Widerstand geschaltet ist.
  8. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des von der Gatespannung des Triac abhängigen Stromes ein Transistor vorgesehen ist, dessen Basis mit dem Teilerpunkt des Spannungsteilers und dessen Emitter über einen Widerstand mit dem Gate des Triac verbunden ist.
  9. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen den Bezugspunkt und den Emitter des Referenztransistors geschaltete Widerstand und der Widerstand, der zwischen den Triac und den Emitter des den gateabhängigen Strom erzeugenden Transistors geschaltet ist, den gleichen Widerstandswert aufweisen
  10. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Gatespannung des Triac abhängige Strom invertiert wird und daß zum Invertieren dieses Stromes eine Stromspiegelschaltung vorgesehen ist.
  11. Schaltung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei Spannungsteiler, die jeweils von einer Konstantstromquelle gespeist werden, sowie zwei Komparatoren mit jeweils zwei Transistoren aufweist.
  12. Schaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände der beiden Spannungsteiler die gleichen Gesamtwiderstandswerte aufweisen.
  13. Schaltung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Konstantstromquellen Transistoren vorgesehen sind, deren Basen miteinander verbunden sind.
  14. Schaltung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ansteuerung der Basen der Konstantstromquellen ein Transistor vorgesehen ist, dessen Kollektor über einen Widerstand mit der Bezugsspannung sowie mit seiner Basis verbunden ist.
  15. Schaltung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Spannungsteiler zwischen eine Konstantstromquelle und die Bezugsspannung geschaltet ist.
  16. Schaltung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Spannungsteiler zwischen eine Konstantstromquelle und einen Punkt geschaltet ist, an den die Gatespannung des Triac angelegt wird.
  17. Schaltung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstantstromquellen-Transistoren die gleichen elektrischen Eigenschaften haben.
  18. Schaltung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitter der Komparatortransistoren miteinander verbunden sind.
  19. Schaltung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitter-Kollektorstrecke jeweils eines Komparatortransistors zwischen eine Konstantquelle und die Bezugsspannung geschaltet ist und daß die Emitter-Kollektorstrecke des anderen Komparatortransistors jeweils zwischen eine Konstantstromquelle und die Basis eines Transistors geschaltet ist, dessen Emitter-Kollektorstrecke den Ausgang der Schaltung bildet.
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